CN103643956B - 一种采煤塌陷区煤矸石充填复垦表层覆土厚度设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采煤塌陷区煤矸石充填复垦表层覆土厚度设计方法，其包括以下步骤：a.调查分析充填复垦材料煤矸石的块度结构特征；b.依据煤矸石块度结构差异，设计表层覆土的厚度。本发明的优点：1、揭示采用煤矸石填充复垦时，煤矸石块度结构不同对表层覆土厚度的影响，给出煤矸石块度与上覆土层厚度的数量关系，对采煤塌陷区土地复垦工程实践有一定指导意义；2、涉及根据煤矸石块度结构差异而设计不同表层覆土厚度，使整个复垦区的土壤具有相同的保水保肥能力，利于统一施肥灌溉等耕作管理；3、本发明所涉及的合理设计煤矸石充填复垦区表层覆土厚度，可较大程度节约熟土资源，同时可避免因大量取土造成其它土地资源的破坏。

Description

一种采煤塌陷区煤矸石充填复垦表层覆土厚度设计方法

技术领域

本发明涉及一种厚度设计方法，尤其涉及一种采煤塌陷区煤矸石充填复垦表层覆土厚度设计方法。

背景技术

随着社会经济发展，煤炭的开采和利用总量逐年增加。同时，地下开采导致的大面积地表沉陷和产生大量的煤矸石。在潜水位较高的平原矿区，沉陷区的地势更加低洼而易积水，导致耕地无法耕作。长期以来，我国乃至国外的煤矸石只少量的用于建材或其它领域，煤矿区堆积如山的矸石山既压占土地资源有污染了环境。因此，多数煤矿企业选择煤矸石作为塌陷区充填复垦的材料。

通常，利用煤矸石作为填充复垦的垫层一般不考虑其块度结构，块度较大和块度较小的煤矸石层上都覆盖相同的土层厚度，致使煤矸石填充复垦的土地难免会有不同的土地利用效果。实际上，不同矿区或同一矿区不同开采阶段所产生的煤矸石自然块度相差很大，而煤矸石中自然块度较小者通常以含粘土矿物成分较多的泥岩为主。较多的粘土矿物不仅对地下水有较强的吸附能力，对大气降水入渗的水分亦有较好的持水能力。以这种类型的煤矸石作为充填复垦的基底可以有效的保证上部土壤较高的水分含量。因此，基于煤矸石块度结构组分的采煤塌陷区充填复垦覆土厚度设计技术的研究成为本领域技术人员的研究重点。

发明内容

本发明提供一种基于煤矸石块度结构差异的采煤塌陷区煤矸石充填复垦表层覆土厚度设计方法，其旨在有利于复垦土地的农业用地管理和提高复垦区土地利用效率；降低熟土的利用量和因开挖熟土资源对其它土地资源的破坏。

本发明是这样实现的，一种采煤塌陷区煤矸石充填复垦表土覆土厚度设计方法，其包括以下步骤：

a.划分煤矸石块度结构类型，按照煤矸石块径小于等于50mm、大于50且小于等于100mm和石块径大于100mm，且它们的体积百分含量分别占煤矸石总量的50％以上划分出I、II、III种块度结构类型；

b.调查分析并确定拟采用的充填复垦材料煤矸石的块度结构类型；

c.依据煤矸石块度结构特征，设计煤矸石填充层上覆土层厚度：当煤矸石块度结构属于I类时，即多数煤矸石的块径小于等于50mm时，煤矸石填充层上覆土层厚度为40～49cm，当煤矸石块度结构属于II类时，即煤矸石块径大于50mm且小于等于100mm时，煤矸石填充层上覆土层厚度为50～59cm，当煤矸石块度结构属于III类时，即煤矸石块径大于100mm时，煤矸石填充层上覆土层厚度为60～69cm。

作为上述方案的进一步改进，不同块度结构类型的煤矸石体积百分含量占煤矸石总量的50％以上。

煤矸石块度结构和煤矸石对水分的吸附或水分保持存在一定内在联系，通常，岩石对水分的吸附能力和持水能力决定于岩石的矿物成分和它们的空间排列，煤矸石中的较大块体往往是砂岩或粉砂岩类，这类岩石因粘土矿物含量少而表现为较低的孔隙率和较小的比表面积，从而表现出较小吸附或持水能力。而泥岩或页岩则相反。在此理论基础上，本发明揭示了用于填充复垦材料的煤矸石块度结构对覆土层厚度的影响，进而给出煤矸石块度大小与上覆土层厚度数量关系，对塌陷区煤矸石充填复垦工程实践有一定指导意义。

本发明的优点在于：

1、本发明揭示煤矸石填充复垦中煤矸石块度结构对上覆土层厚度的影响，给出煤矸石块度与上覆土层厚度的数量关系；

2、本发明所涉及的针对不同块度煤矸石充填区采用不同表土层厚度，使得整个充填复垦区土壤具有相同的保水保肥能力，利于统一的耕作管理，提高复垦区土地利用效率；

3、本发明所涉及的根据煤矸石块度组分差异确定合适的覆土厚度，可较大程度节约熟土(耕作土)资源，同时又可避免大量开挖熟土资源而造成其它土地资源的破坏。

附图说明

图1为利用本发明较佳实施方式提供的采煤塌陷区煤矸石充填复垦表土覆土厚度设计方法的充填区剖面结构示意图。

图2与图1相似，其为另一充填区剖面结构示意图。

图3与图1相似，其为又一充填区剖面结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的基于煤矸石结的采煤塌陷区充填复垦覆土厚度设计方法包括以下实施步骤。

1.调查分析充填复垦材料煤矸石的块度结构特征。划分煤矸石块度结构类型，按照煤矸石块径小于等于50mm、大于50且小于等于100mm和石块径大于100mm，且它们的体积百分含量分别占煤矸石总量的50％以上划分出I、II、III种块度结构类型。

所采用的煤矸石除了进行常规的化学元素检测外，调查分析充填煤矸石的块度结构。本实施例中所用的块度为Φ的煤矸石体积百分含量占煤矸石总量的50％以上。

2.依据煤矸石块度结构组分特征，设计煤矸石填充层2上覆土层1厚度H土，如图1、图2、图3所示

覆土层1厚度H土由煤矸石块度结构组分与覆盖土层1厚度数量关系确定，如表1所示。本实施例中所用于充填的块度为Φ的煤矸石体积百分含量占煤矸石总量的70％即以上。

Φ≤50mm，覆土层1厚度H土可在40～49cm之间选定一合适值；50mm＜Φ≤100mm，覆土层1厚度H土可在50～59cm之间选定一合适值；Φ＞100mm，覆土层1厚度H土可在60～69cm之间选定一合适值。当然，覆土层1厚度H土可根据实际情况上下略有浮动。

表1煤矸石块度结构类型与覆土厚度的数量关系

煤矸石块度结构和煤矸石对水分的吸附或水分保持存在一定内在联系，通常，岩石对水分的吸附能力和持水能力决定于岩石的矿物成分和它们的空间排列，煤矸石中的较大块体往往是砂岩或粉砂岩类，这类岩石因粘土矿物含量少而表现为较低的孔隙率和较小的比表面积，从而表现出较小吸附或持水能力。而泥岩或页岩则相反。在此理论基础上，本发明揭示了用于填充复垦材料的煤矸石块度结构对覆土层厚度的影响，进而给出煤矸石块度大小与上覆土层厚度数量关系，对塌陷区煤矸石充填复垦工程实践有一定指导意义。

本发明的优点在于：

1、本发明揭示煤矸石填充复垦中煤矸石块度结构对上覆土层厚度的影响，给出煤矸石块度与上覆土层厚度的数量关系；

2、本发明所涉及的针对不同块度煤矸石充填区采用不同表土层厚度，使得整个充填复垦区土壤具有相同的保水保肥能力，利于统一的耕作管理，提高复垦区土地利用效率；

3、本发明所涉及的根据煤矸石块度组分差异确定合适的覆土厚度，可较大程度节约熟土(耕作土)资源，同时又可避免大量开挖熟土资源而造成其它土地资源的破坏。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种采煤塌陷区煤矸石充填复垦表层覆土厚度设计方法，其特征在于：其包括以下步骤：

a.划分煤矸石块度结构类型，按照煤矸石块径小于等于50mm、大于50且小于等于100mm和石块径大于100mm，且它们的体积百分含量分别占煤矸石总量的50％以上划分出I、II、III种块度结构类型；

b.调查分析并确定拟采用的充填复垦材料煤矸石的块度结构类型；

c.依据煤矸石块度结构特征，设计煤矸石填充层上覆土层厚度：当煤矸石块度结构属于I类时，即多数煤矸石的块径小于等于50mm时，煤矸石填充层上覆土层厚度为40～49cm，当煤矸石块度结构属于II类时，即煤矸石块径大于50mm且小于等于100mm时，煤矸石填充层上覆土层厚度为50～59cm，当煤矸石块度结构属于III类时，即煤矸石块径大于100mm时，煤矸石填充层上覆土层厚度为60～69cm。